RU2185876C2

RU2185876C2 - Method of manufacture of filtering material from anthracite

Info

Publication number: RU2185876C2
Application number: RU2000105208A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Садовников; А.В. Пригодин; О.А. Чернов; А.А. Гонцов; В.А. Косинский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Производственно-коммерческая фирма "Синтез"
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2002-07-27

Abstract

FIELD: filtering materials used in water treatment plants. SUBSTANCE: manufacture of filtering material from anthracite includes treatment with of 0.5- to 2.5-% hydrofluoric acid and 5-% hydrochloric acid at volumetric ratio of 1: 1 during 0.5 to 1 h followed by washing-off with water to neutral reaction. Ash content of filtering material ranges from 3.6 to 6.3 at intergrain porosity of 50 to 52 %. EFFECT: enhanced efficiency. 1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к фильтрующим материалам, используемым в водоподготовительных установках тепловых электростанций; при подготовке воды для коммунального и промышленного водоснабжения как материал для фильтров с двухслойной антрацитопесчаной загрузкой. The invention relates to filtering materials used in water treatment plants of thermal power plants; in the preparation of water for public and industrial water supply as a material for filters with a two-layer anthracite sand loading.

Известно получение активированного антрацита. Для этого антрацит вначале измельчают, тонкодисперсный порошок брикетируют со связующим, вновь измельчают и после рассева по фракциям подвергают карбонизации и активированию (Хартмут Кинле "Активные угли", Ленинград, "Химия", 1984 г., стр. 39). Такой антрацит используют в качестве адсорбента, и только при истощении сорбционной емкости, когда технически не выполнима его регенерация, возможно его использование в качестве фильтрующей загрузки. Антрацит, приготовленный таким способом, является весьма дорогим и дефицитным, т.к. для его получения необходимо специальное оборудование. It is known to produce activated anthracite. For this, anthracite is first crushed, fine powder is briquetted with a binder, crushed again, and after sieving into fractions, it is carbonized and activated (Hartmut Kinle “Active Coals”, Leningrad, “Khimiya”, 1984, p. 39). Such anthracite is used as an adsorbent, and only when the sorption capacity is depleted, when its regeneration is not technically feasible, it can be used as a filter load. Anthracite prepared in this way is very expensive and scarce, because special equipment is needed to obtain it.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является деминерализация углеродных адсорбентов плавиковой и соляной кислотами (Лоскутов А.И., Кузницов М.С. и др. Получение, структура и свойства адсорбентов. Межвузовский сборник трудов Л. : ЛТИ им. Ленсовета, 1988, с. 15-22) с последующей отмывкой 1 N соляной кислотой. Обработку завершают отмывкой угля от кислоты водой. The closest to the proposed invention in terms of technical nature and the achieved positive effect is the demineralization of carbon adsorbents with hydrofluoric and hydrochloric acids (Loskutov A.I., Kuznitsov M.S. et al. Preparation, structure and properties of adsorbents. Interuniversity proceedings L.: LTI named after Lensoveta, 1988, pp. 15-22), followed by washing with 1 N hydrochloric acid. The treatment is completed by washing the coal from acid with water.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение содержания золы в антраците, увеличение межзерновой пористости с получением шаровидной формы зерна. The problem to which the invention is directed, is to reduce the ash content in anthracite, to increase intergranular porosity to obtain a spherical shape of the grain.

Поставленная задача решается тем, что способ изготовления фильтрующего материала из антрацита, включающем обработку углеродсодержащего материала смесью плавиковой и соляной кислот и отмывку водой до нейтральной реакции, обработку осуществляют смесью 0,5-2,5%-ной плавиковой и 5%-ной соляной кислотой при объемном соотношении 1:1 в течение 0,5-1 часа с последующей отмывкой водой. The problem is solved in that a method of manufacturing a filter material from anthracite, comprising treating a carbon-containing material with a mixture of hydrofluoric and hydrochloric acids and washing with water until neutral, the treatment is carried out with a mixture of 0.5-2.5% hydrofluoric and 5% hydrochloric acid with a volume ratio of 1: 1 for 0.5-1 hours, followed by washing with water.

Способ осуществляют следующим образом. Исходный антрацит дробят, рассевают на фракции, готовую фракцию 5,0-0,6 мм помещают в емкость и заливают приготовленной смесью кислот в равном соотношении, состоящей из 5%-ной соляной кислоты и 0,5-2,5%-ной плавиковой кислоты, и выдерживают в ней 0,5-1 час, периодически помешивают. Затем сливают раствор кислот, промывают водой до нейтральной реакции и высушивают. Антрацит готов для использования в качестве фильтрующего материала. The method is as follows. The initial anthracite is crushed, sieved into fractions, the finished fraction of 5.0-0.6 mm is placed in a container and poured with a prepared mixture of acids in an equal ratio of 5% hydrochloric acid and 0.5-2.5% hydrofluoric acid acid, and kept in it for 0.5-1 hours, stir occasionally. Then the acid solution is drained, washed with water until neutral and dried. Anthracite is ready for use as a filter material.

Обработка фракции антрацита смесью соляной и плавиковой кислот приводит к значительному снижению зольности антрацита, т.к. химические элементы, входящие в состав золы, с кислотами образуют водорастворимые соединения, хорошо вымываемые водой. В результате такой обработки фильтрующий материал становится безвредным и экологически чистым. Processing the anthracite fraction with a mixture of hydrochloric and hydrofluoric acids leads to a significant reduction in the anthracite ash content, since chemical elements that make up the ash, with acids form water-soluble compounds, well washed with water. As a result of this treatment, the filter material becomes harmless and environmentally friendly.

После обработки антрацита смесью кислот поверхность зерен антрацита приобретает шаровидную форму, что увеличивает межзерновое пространство. Кроме того, обработка антрацита смесью кислот приводит к образованию поровых пространств, которые способствуют улучшению емкости антрацита и его фильтрационных свойств. After treating anthracite with a mixture of acids, the surface of the anthracite grains becomes spherical, which increases the intergranular space. In addition, the treatment of anthracite with a mixture of acids leads to the formation of pore spaces, which contribute to improving the capacity of anthracite and its filtration properties.

Увеличение межзерновой пористости и удельной поверхности антрацита обеспечивает увеличение грязеемкости и, как следствие, возможность повышения скорости фильтрации или увеличения длительности фильтроцикла. The increase in intergranular porosity and the specific surface of anthracite provides an increase in dirt capacity and, as a result, the possibility of increasing the filtration rate or increasing the duration of the filter cycle.

Пример 1. Исходный антрацит дробят, рассевают на фракции, 150 г антрацита фракции 5,0-0,6 мм помещают в емкость и заливают 200 мл смеси кислот в равном соотношении (100 мл 5%-ной соляной кислоты и 100 мл 2,5%-ной плавиковой кислоты). Выдерживают в смеси кислот 1 час, периодически помешивают. Затем сливают раствор кислот, промывают водой до нейтральной реакции и высушивают. Антрацит готов для использования в качестве фильтрующего материала. Example 1. The initial anthracite is crushed, sieved into fractions, 150 g of anthracite fractions of 5.0-0.6 mm are placed in a container and 200 ml of an acid mixture are poured in an equal ratio (100 ml of 5% hydrochloric acid and 100 ml 2.5 % hydrofluoric acid). Maintained in a mixture of acids for 1 hour, stir occasionally. Then the acid solution is drained, washed with water until neutral and dried. Anthracite is ready for use as a filter material.

Пример 2. Все операции по способу изготовления фильтрующего материала из антрацита были проведены как указано в примере 1, только в смеси кислот использовали плавиковую кислоту 0,5%-ной концентрации и в смеси кислот выдерживали 45 мин. Example 2. All operations on the method of manufacturing a filter material from anthracite were carried out as described in example 1, only hydrofluoric acid of 0.5% concentration was used in the mixture of acids and the mixture was held for 45 minutes.

Пример 3. Все операции по способу изготовления фильтрующего материала из антрацита были проведены аналогично примеру 1, но в смеси кислот была использована 1,5%-ная плавиковая кислота, а в смеси кислот выдерживали 30 мин. Example 3. All operations according to the method of manufacturing a filter material from anthracite were carried out analogously to example 1, but 1.5% hydrofluoric acid was used in the mixture of acids, and 30 minutes were kept in the mixture of acids.

Пример 4. Изготовление фильтрующего материала из антрацита осуществляли аналогично примеру 1. Только антрацит выдерживали в смеси кислот 1,5 часа при концентрации плавиковой кислоты 3%. Example 4. The manufacture of filter material from anthracite was carried out analogously to example 1. Only anthracite was kept in a mixture of acids for 1.5 hours at a concentration of hydrofluoric acid of 3%.

Пример 5. Изготовление фильтрующего материала из антрацита проведено аналогично примеру 1, но смесь кислот приготовлена при концентрации плавиковой кислоты 0,4% и выдерживали в ней антрацит 20 мин. Example 5. The manufacture of filter material from anthracite was carried out analogously to example 1, but a mixture of acids was prepared at a concentration of hydrofluoric acid of 0.4% and anthracite was kept in it for 20 minutes.

В таблице представлены результаты обработки антрацита смесью соляной и плавиковой кислот в зависимости от концентрации плавиковой кислоты и продолжительности выдерживания в смеси кислот. The table shows the results of processing anthracite with a mixture of hydrochloric and hydrofluoric acids, depending on the concentration of hydrofluoric acid and the duration of aging in the mixture of acids.

Как видно из приведенных в таблице данных, после обработки антрацита соляной кислотой (прототип) зольность и межзерновая пористость не изменяются по сравнению с исходным антрацитом. Исследование под бинокуляром показало, что большая часть частичек антрацита представлена брусковидными, часто по форме приближающимися к параллелепипеду, а доля частичек, близких к кубу, не превышает 10%. As can be seen from the data in the table, after processing the anthracite with hydrochloric acid (prototype), the ash and intergranular porosity do not change compared to the original anthracite. A study under a binocular showed that most of the anthracite particles are represented by bar-shaped particles, often similar in shape to a parallelepiped, and the proportion of particles close to the cube does not exceed 10%.

При обработке антрацита смесью соляной и плавиковой кислот в течение 0,5. . . 1 часа, при концентрации плавиковой кислоты 0,5...2,5% значительно снижается зольность антрацита и повышается межзерновая пористость (примеры 1-3). Применение плавиковой кислоты менее 0,5%-ной концентрации нецелесообразно, т.к. никакой реакции с антрацитом не протекает. Увеличение концентрации плавиковой кислоты более 2,5% (пример 4) при обработке антрацита усложняет процесс и приводит к образованию труднорастворимого гелеобразного осадка, выпадающего в осадок, что делает его непригодным для использования в качестве фильтрующего материала. When processing anthracite with a mixture of hydrochloric and hydrofluoric acids for 0.5. . . 1 hour, at a concentration of hydrofluoric acid of 0.5 ... 2.5%, the ash content of anthracite is significantly reduced and intergranular porosity increases (examples 1-3). The use of hydrofluoric acid of less than 0.5% concentration is impractical because no reaction with anthracite occurs. An increase in the concentration of hydrofluoric acid by more than 2.5% (Example 4) during the treatment of anthracite complicates the process and leads to the formation of a sparingly soluble gel-like precipitate that precipitates, which makes it unsuitable for use as a filter material.

Таким образом, самым оптимальным раствором для обработки антрацита является смесь соляной кислоты 5%-ной концентрации и плавиковой кислоты 0,5... 2,5%-ной концентрации. Выдерживать антрацит в этой смеси кислот вполне достаточно 0,5...1 час. Исследование структуры антрацита показало, что большая часть частичек антрацита представлена шаровидными или близкими к ним и только 2...3% приходится на долю пластинчатых и лепешковидных образований, что приводит к существенному увеличению межзернового пространства. Thus, the most optimal solution for treating anthracite is a mixture of hydrochloric acid of 5% concentration and hydrofluoric acid of 0.5 ... 2.5% concentration. To withstand anthracite in this mixture of acids is quite enough 0.5 ... 1 hour. The study of the structure of anthracite showed that most of the particles of anthracite are spherical or close to them, and only 2 ... 3% are lamellar and flat-like formations, which leads to a significant increase in intergranular space.

Предлагаемый способ позволяет использовать антрациты с зольностью до 20%, кроме того, простая технология изготовления фильтрующего материала не требует специального оборудования. The proposed method allows the use of anthracite with an ash content of up to 20%, in addition, the simple manufacturing technology of the filter material does not require special equipment.

Claims

A method of manufacturing a filter material from anthracite, comprising treating a carbon-containing material with a mixture of hydrofluoric and hydrochloric acids and washing with water until neutral, characterized in that the treatment is carried out with a mixture of 0.5-2.5% hydrofluoric and 5% hydrochloric acid with a volumetric 1: 1 ratio for 0.5-1.0 hours, followed by washing with water.